專注福祿克測試儀銷售與技術

白皮書：光纖環(huán)型通量循環(huán)法測試

簡介

多模光纖光源的環(huán)型通量 (EF) 發(fā)射一直受到標準委員會、設備供應商和用戶的歡迎。TIA 工作小組 TR42.11 啟動了大型循環(huán)法測試，這吸引了許多有興趣的參與者以及許多 IEC 和 ISO 小組委員會成員。啟動的此次循環(huán)法測試旨在檢查用于 EF 測量設備的當前狀態(tài)。有人懷疑由于 EF 是受限發(fā)射，因此 EF 設備可能不具有可降低測量不確定性的精度。數(shù)年前在 IEC SC86B 標準范圍內(nèi)進行了類似測試，數(shù)據(jù)顯示被測的某些模發(fā)射設備超出了 EF 模板。如果測試時對設備進行了正確校準，就不會出現(xiàn)這個問題。新循環(huán)法測試的目的在于測量 EF 測量設備的變化性，并幫助進行此類型測試的人員樹立信心。循環(huán)法測試為期 19 個月。測試樣本經(jīng)過了代表北美、歐洲和日本公司的 14 名參與者的評定。研究中使用過了五種不同類型的近場發(fā)射測量設備。循環(huán)法使用的測試樣本是兩個 LED 雙波長光源。由于循環(huán)法的目的是測量 EF 設備之間的差異，因此這些測試樣本本身并不代表經(jīng)過校準符合 EF 的發(fā)射。

測試協(xié)議

測試期間使用的 LED 光源是包含雙波長 850/1300 nm“組合器”的生產(chǎn)單元。兩種光源均可配合 50 ?m 或 62.5 ?m 光纖測試線使用。光纖測試線長度為 1 米，被永久固定在光源的隔板上。用于 50 μm 和用于 62.5 μm 的儀器如測試線般安裝在平臺上。測試期間只可操作一小段測試線。測試線上安裝了用作調(diào)諧模式過濾器的多個“空轉(zhuǎn)”。對模式過濾器進行了“調(diào)諧”，以將 850 nm 設置在 EF 模板的目標上。1300 nm 響應保持在 EF 模板內(nèi)，但與其目標之間存在偏差。EF 設備帶有獨立的用于 850 nm 和 1300 nm 的成像系統(tǒng)時會出現(xiàn)此情況。參與者收集了不同 EF 案例的數(shù)據(jù)：850/1300 nm 用于 50 ?m 布線，850/1300 nm 用于 62.5 ?m 布線。為了進行簡化，并且由于對 50 ?m布線數(shù)據(jù)的更多關注，此份文件只顯示了該數(shù)據(jù)。要求各參與者進行三次測量，但在最終分析時使用的是平均值。為便于控制，將光源返還至名為“參照測試臺”的原始地點，在此對其進行重新檢查、更換電池等操作。在將光源交付給參與者之前收集數(shù)據(jù)，參與者完成測量并返還光源。北美和歐洲各設有一個EF 參照測試臺。在各參照測試臺處進行的測量被用于建立基線。

目的

此次循環(huán)法測試的目標包含多個部分如前所述，主要原因是評估 EF 測試設備之間的差異。第二目標是發(fā)現(xiàn)測量的異常和異常值，以確定根源。第三目標是獲得 EF 測試的信心，因此將測試儀器用于現(xiàn)場時，我們可以感受到對網(wǎng)絡衰減測量的信心。第四目標是進行所有參與者測量數(shù)據(jù)平均值的不確定性分析，并為測量指定設置不確定性。

數(shù)據(jù)解釋

為了降低不明確性并排除循環(huán)法測試的樣本變化性，我們對測試結果進行了標準化。換言之，參與者的測試是相對于將樣本交付給參與者之前進行的基線測試進行的?；€測試用于以 EF 模板量級為界限建立新的 EF 目標。100% 和 -100% 界限表示 EF 上限和下限之間的范圍，不是真實值。

EFLΔ 和 EFUΔ 表示相對于 EF 目標（現(xiàn)已被基線測試代替）的 EF 模板量級。基線 #5 是向參與者發(fā)送樣本之前進行的測試。測試 #5 是實際的參與者測試。后測試 #5 是參與者 #5 返還樣本之后進行的測試。在此示例中，參與者 #5 保持在 EF 模板內(nèi)。更多詳情參見圖 1。

圖 1 – 對比前后基線測試的測試結果

長期偏移

在循環(huán)法測試之初觀察到了樣本的偏移現(xiàn)象。由于在測試方法中采用了標準化測量，因偏移可能已影響到結果，因此未被包含在數(shù)據(jù)中。獨立測試表明測試線使用的 3 mm 護套出現(xiàn)收縮。經(jīng)過數(shù)周，這種收縮在溫度升高的恒溫槽中重現(xiàn)。收縮使得模式過濾量多于測試樣本首次設置的過濾量。圖 2 顯示了 9 個月的期限內(nèi) EF 響應的變化。原始測試樣本被設置在位于兩個虛線中間的 EF 目標上。如果不熟悉 EF 模板，圖 2 只顯示了 20 ?m 和 22 ?m 處的模板。此區(qū)域是對使用測試設備進行的損耗測量影響最大的區(qū)域。

圖 2 – 9 個月的期限內(nèi)的樣本偏移

850 nm 50 μm 測試結果為了簡明起見，此份文件中并未顯示所有數(shù)據(jù)。由于 50 ?m 布線中的 850 nm 處是最重要的區(qū)域，圖 3 顯示了此區(qū)域的所有數(shù)據(jù)。所有 14測試都被合成在一個圖片中，以顯示平均值以及基于結果分布的一測回標準偏差帶。一測回標準偏差表示，所有 EF 測量值在模板內(nèi)的置信系數(shù)均為 75%。在循環(huán)法測試期間，所有參與者均在 EF 模板內(nèi)。但是由于參與者之間的分布不同，因此標準偏差提高。在圖 4 中，顯示了平均值和二測回標準偏差。二測回標準偏差表示，EF 結果保持在標準偏差限值內(nèi)的置信系數(shù)為 95%。注意在 20 ?m 控制點上，二測回標準偏差虛線稍稍超出了 EF 模板。這個數(shù)量表示，在布線衰減測量期間存在 1.8% 的不確定性。

圖 3 – 測試的平均值和一測回標準偏差

圖 4 – 測試的平均值和二測回標準偏差

摘要14 名參與者使用不同的 EF 測量設備對兩個 LED 光源進行了測試。各參與者均在初始基線測試的短時間內(nèi)完成了測試。通過將基線設置為零對所有測試進行了標準化。在兩個地點使用了參照測試臺。觀察到較慢的 EF 響應偏移，這歸因于溫度對 3 mm 護套的影響。所有參與者均在 EF 模板內(nèi)。平均 EF 結果在 EF 限值內(nèi)，但由于使用了兩個西格瑪值，測試分布未被嚴格分組。使用平均 EF 值和一測回標準偏差（75% 的置信系數(shù)），所有參與者均在 EF 模板內(nèi)。對于二測回標準偏差（95% 的置信系數(shù)），在一個控制點處存在另外 1.8% 的不確定性（20 ?m 用于 850 nm/50 μm）。

結論實際應用中的 EF 測量可以具有一定的合理不確定性。并且即便使用二測回標準偏差范圍和稍稍超出模板的結果，EF 也比模功率分布 (MPD)等原來的標準好很多。但是，人們肯定認為不確定性主要取決于模板目標是否符合 EF 標準。這使得他們會更加注重 850 nm 下 50 ?m 的布線方法。但此時，EF 標準不區(qū)分波長和光纖尺寸的規(guī)范和信息要求。EF 結果分布可能與校準差異、用戶技巧和不同設備類型、IEC 61280-1-4 不合規(guī)性及其他因素相關。通過更好的校準和跟蹤改善系統(tǒng)不確定性將使標準偏差得到改善（降低分布）。此時使用精準工件校準的 EF 設備無需依賴對國家標準實驗室的追溯。有關符合環(huán)型通量解決方案的更多信息 — 請訪問?http://www.faxy-tech.com/Products/DTX-EFM2.html